江苏省苏州市南京师范大学苏州实验学校2023-2024学年高三上学期12月月考物理试卷含答案.pdf

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1、第1页/共7页 学科网（北京）股份有限公司高三高三 12 月月考月月考一、单选题一、单选题 1.如图，在“探究共点力合成”实验中，用弹簧测力计拉细绳套时要做到（）A.细绳间的夹角始终为 90B.细绳间的夹角不可以是钝角C.两个弹簧测力计的读数必须相同D.橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板2.一列简谐横波沿 x 轴传播，t=0时刻的波形图如图所示，已知平衡位置坐标为 x=4m的质点 P 在 t=0.1s时位于波峰，且该波的传播速度小于 30m/s，则（）A.该波的周期可能为 0.08sB.该波的波速一定为 20m/sC.t=0 时，质点 P 的运动方向沿 y轴负方向D.t=0.3s时，质

2、点 P的加速度最大且沿 y 轴负方向3.如图所示，a、b 两端电压恒为 10V，定值电阻 R1=4、R2=12、R3=12，电容器的电容 C=30F。闭合开关 S，电路稳定后，下列说法正确的是（）A.电路的总电阻为 8B.电容器两端的电压为 6VC.通过 R3的电流为 1AD.电容器所带的电荷量为 1.810-5C4.科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯舱沿着这条缆绳运行，实现江苏省苏州市南京师范大学苏州实验学校2023-2024学年高三上学期12月月考物理试卷 第2页/共7页 学科网（北京）股份有限公司 外太空和地球之间便捷的物资交换。假设 Q 物体乘坐太空电梯

3、舱到达图示的 a 位置（与运行的卫星 P同高度）并停在此处。下列说法正确的是（）A.Q物体与卫星 P 的速度相同 B.Q物体与卫星 P 的周期相同 C.Q物体处于完全失重状态 D.Q物体的向心加速度小于卫星 P的向心加速度 5.孔府建筑是中国传统建筑的杰出代表，采用了瓦片屋顶，屋顶结构可简化为下图：质量为 m，半径为 R的弧形瓦片静止在两根相互平行且完全相同的倾斜细圆柱形椽子正中间，两根椽子间的距离为3R，与水平面的夹角均为30=。重力加速度为 g，则下列说法中正确的是（）A.每根椽子对瓦片的支持力大小为34mg B.每根椽子对瓦片支持力大小为36mg C.椽子与瓦片间的动摩擦因数可能为34

4、D.椽子与瓦片间的动摩擦因数可能为312 6.甲、乙两个单摆的摆球完全相同，在同一平面内各自做简谐运动，摆线的最大摆角相同。某时刻开始计时，006t内它们的振动图像如图所示，下列说法正确的是（）的 第3页/共7页 学科网（北京）股份有限公司 A.甲、乙的摆长之比为1:2 B.0t时刻甲、乙的相位差为2 C.甲摆球的最大动能大于乙摆球的最大动能 D.从计时开始，乙摆球第 2次经过最低点时两摆球速度方向相反 7.如图所示，一半径为R的光滑大圆环固定在水平桌面上，环面位于竖直平面内。在大圆环上套一小环，小环从大圆环的最高点由静止开始下滑，已知重力加速度大小为g。当小环滑过某位置后，所受大圆环的作用力

5、开始指向大圆环圆心，则该位置小环重力的瞬时功率为（）A.22mggR B.62mggR C.309mggR D.269mggR 8.“雨打芭蕉”是文学中常见的抒情意象。当雨滴竖直下落的速度为 v 时，为估算雨打芭蕉产生的压强 p，建立以下模型：芭蕉叶呈水平状，落到芭蕉叶上的雨滴一半向四周溅散开，溅起时竖直向上的速度大小为3v，另一半则留在叶面上。已知水的密度为，不计重力和风力的影响，则压强 p 为（）A.22v B.223v C.21110v D.276v 9.如图，小明跳起投篮，篮球落入篮筐。已知篮球出手时的速度为 8m/s，与水平方向夹角为 53，篮球落入篮筐时，与水平方向夹角为 37。不

6、考虑空气阻力，g=10m/s2。下列说法正确的是（）A.篮球在空中做变加速曲线运动 第4页/共7页 学科网（北京）股份有限公司 B.小明起跳投篮过程中，地面对他做正功 C.篮球从出手到落入篮筐所用时间为 1s D.篮球从出手到落入篮筐所用时间为 1.2s 10.如图，真空中有一长方体区域abcda b c d ，现将电荷量为q+、q的点电荷分别固定在棱 cd、a b 的中点 e、f处。已知棱 ad、aa的长均为 L，棱 ab的长为 2L，静电力常量为 k。下列说法正确的是（）A.a、c两点处电场强度大小相等，方向相同 B.棱 da 为等势线 C.d点处电场强度方向平行于da连线，且由a指向 d

7、 D.d点电场强度的大小为222kqL 二、非选择题二、非选择题 11.一般话筒用的是一块方形的电池（层叠电池），如图甲所示，标称电动势为 9V。某同学想要测量该电池实际的电动势和内阻，实验室提供了以下器材：A待测方形电池 B电压表（量程为 0-3V，内阻约为 4k）C电流表（量程为 0-0.6A，内阻为 1.0）D电流表（量程为 0-3A，内阻为 1.0）E电阻箱（阻值范围 0-99999.99）F滑动变阻器（阻值为 020，额定电流为 3A）G滑动变阻器（阻值为 020k，额定电流为 0.6A）H开关、导线若干 的的 第5页/共7页 学科网（北京）股份有限公司 （1）该同学根据现有的实验器

8、材，设计了如图乙所示的电路图。根据此电路图和图丙所示图像，为完成该实验，电流表应选_，滑动变阻器应选_。（用器材前字母表示）（2）由于电压表量程仅为 03V，故需利用电阻箱辅助测量，为使二者共同量程为 09V，该同学按图乙连接好实验器材，检査电路无误后，将 R1滑片移到最左端，将电阻 R2调为 0，断开 S3，闭合 S1，将 S2接 a，适当调节 R1，电压表示数为 2.40V；保持 R1位置不变，改变 R2阻值，当电压表示数为_V时，目达到调节完成，然后断开 S1；（3）保持电阻箱 R2阻值不变，开关 S2接 b，闭合 S3、S1，从左到右调节 R1，测出多组 U、I，并作出 U图线如图丙所

9、示，由图得该电池的电动势为_V，内阻为_（该小题两空均保留三位有效数字）。12.如图所示是起重机将重物吊到高处的情境。质量为 m=200kg的重物被吊起过程中经过 A、B两点，A、B 间的水平距离 d=20m。重物在 A、B 间沿水平方向做1m/sxv=的匀速直线运动，沿竖直方向做初速度为零、加速度20.15m/sa=的匀加速直线运动。忽略吊绳的质量及空气阻力，取重力加速度210m/s=g，求：（结果可以带根号）（1）重物由 A 点运动到 B点时间 t；（2）重物经过 B点时的速度大小 v；（3）重物由 A 点运动到 B点过程中吊绳对重物做的功。13.如图为某景观水车模型，水从槽口水平流出，某

10、时刻正好垂直落在与水平面成 30角的轮叶边缘上，轮叶在水流不断冲击下转动，稳定时轮叶边缘线速度与水流冲击的速度大小近似相等。已知槽口到水车轴 O所在的水平面距离为 2R，水车轮轴到轮叶边缘的距离为 R。（忽略空气阻力，取重力加速度为 g）。求：（1）水流的初速度0v的大小；（2）稳定时轮叶转动的角速度；的的 第6页/共7页 学科网（北京）股份有限公司（3）轮叶边缘上质量为 m的钉子，随水车转动到与水平轴 O 等高的 P点时，水车对钉子作用力 F的大小。14.如图，粗细相同的水平直杆与圆弧杆BC在B点平滑连接，固定在竖直平面内，直杆的AB部分长6m=L，圆弧杆 BC的半径57 6mR=.。一个质

11、量0.2kgm=、直径略大于杆截面直径的小环（可视为质点）穿在水平直杆上的 A 点。现让小环以04m/sv=的初速度由 A 向 B运动的同时，在竖直面内对小环施加一个垂直杆AB 的恒力 F作用，使 AB杆下面受到小环摩擦力，运动到 B 点时撤去 F，之后小环沿圆弧杆 BC上滑的最大高度为0.2mh=。已知、小环与直杆 AB 的动摩擦因数0.2=、与圆弧杆 BC 的摩擦不计，重力加速度 g取210m/s，试求：（1）小环在 B 点的速度 v的大小；（2）小环在杆 AB 上所受的恒力 F 的大小；（3）小环沿圆轨道 BC 上滑至最高点的时间 t。15.如图所示，质量 mA=0.8kg、带电量34

12、10 Cq=的 A 球用长度 l=0.8m的不可伸长的绝缘轻线悬吊在 O 点，O点右侧整个区域内有竖直向下的匀强电场，场强35 10E=N/C。质量 mB=0.2kg，不带电的 B球静止在光滑水平轨道上，右侧紧贴着压缩并锁定的轻质弹簧，弹簧右端与固定挡板连接，弹性势能EP=3.6J。现将 A球拉至左边与圆心等高处由静止释放，将弹簧解除锁定，B球离开弹簧后，恰好与第一次运动到最低点的 A 球相碰，并结合为一整体 C，同时撤去水平轨道。A、B、C均可视为质点，线始终未被拉断，g=10m/s2。求：（1）两球碰前瞬间，A、B两球的速度分别多大；（2）碰撞过程损失的机械能以及碰撞过程中 A球对 B球的

13、冲量多大；（3）碰后 C第一次离开电场时的速度大小。第7页/共7页 学科网（北京）股份有限公司 第1页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 高三高三 12 月月考月月考 一、单选题一、单选题 1.如图，在“探究共点力合成”实验中，用弹簧测力计拉细绳套时要做到（）A.细绳间的夹角始终为 90 B.细绳间的夹角不可以是钝角 C.两个弹簧测力计的读数必须相同 D.橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板【答案】D【解析】【详解】AB细绳间夹角可以为任意角，AB错误；C两个弹簧测力计的读数可以是任意数，C错误；D实验中要求橡皮条、细绳和弹簧测力计应贴近并平行于木板，减小实验误差，D正确。故选 D。

14、2.一列简谐横波沿 x 轴传播，t=0时刻的波形图如图所示，已知平衡位置坐标为 x=4m的质点 P 在 t=0.1s时位于波峰，且该波的传播速度小于 30m/s，则（）A.该波的周期可能为 0.08s B.该波的波速一定为 20m/s C.t=0 时，质点 P 的运动方向沿 y轴负方向 D.t=0.3s时，质点 P的加速度最大且沿 y 轴负方向【答案】B【解析】【详解】ABC由图可知波长为 的 第2页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 8m=当简谐横波沿 x 轴正方向传播时，根据“同侧法”，则质点 P 是向上振动的，到达波峰则需要的时间为(0,1,2.)4TtnT n=+=根据题意中 0.

15、1st=代入数据得 0.4s(0,1,2.)14Tnn=+根据波速公式vT=可得 20(14)(0,1,2.)vn n=+=又因为波的传播速度小于 30m/s，则 0n=0.4sT=20m/sv=当简谐横波沿 x 轴负方向传播时，根据“同侧法”，则质点 P 是向下振动的，到达波峰则需要的时间为 3(0,1,2.)4TtnT n=+=根据题意中 0.1st=代入数据得 0.4s(0,1,2.)34Tnn=+根据波速公式vT=可得 20(34)(0,1,2.)vn n=+=又因为波的传播速度小于 30m/s，则简谐横波不可能沿 x轴负方向传播；综上分析，简谐横波只能沿 x轴正方向传播，故 AC错误

16、，B 正确；Dt=0.3s 时，质点 P 已经振动了34T，则处于波谷的位置，加速度最大且沿 y轴正方向，故 D 错误。故选 B。3.如图所示，a、b 两端电压恒为 10V，定值电阻 R1=4、R2=12、R3=12，电容器的电容 C=30F。闭合开关 S，电路稳定后，下列说法正确的是（）第3页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 A.电路的总电阻为 8 B.电容器两端的电压为 6V C.通过 R3的电流为 1A D.电容器所带的电荷量为 1.810-5C【答案】B【解析】【详解】A电路的总电阻为 2312310R RRRRR=+=+故 A 错误；BC电路的总电流为 1AEIR=通过 R3的

17、电流为 10.5A2II=电容器两端的电压为 36VUI R=故 B 正确，C错误；D电容器所带的电荷量为 6430 106C1.8 10 CQCU=故 D 错误。故选 B。4.科学家们设想，通过地球同步轨道站向地面垂下一条缆绳至赤道基站，电梯舱沿着这条缆绳运行，实现外太空和地球之间便捷的物资交换。假设 Q 物体乘坐太空电梯舱到达图示的 a 位置（与运行的卫星 P同高度）并停在此处。下列说法正确的是（）第4页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 A.Q物体与卫星 P 的速度相同 B.Q物体与卫星 P 的周期相同 C.Q物体处于完全失重状态 D.Q物体的向心加速度小于卫星 P的向心加速度【答案

18、】D【解析】【详解】ABDQ 物体停在太空电梯中时与地球同步卫星的角速度相同，根据万有引力提供向心力 22MmGmrr=解得 3GMr=可知卫星 P 的角速度大于地球同步卫星的角速度，即卫星 P的角速度大于此时 Q 物体的角速度，PQ 在同一高度做圆周运动，由vr=和2T=可知二者的速度和周期不同；根据公式2ar=可得 Q物体的向心加速度小于卫星 P 的向心加速度，故 AB 错误，D正确；C对 Q物体由牛顿第二定律 2N2MmGFmrr=根据前面分析可知 Q物体的角速度小于处于同一高度处时的卫星的角速度，故此时万有引力与电梯对其支持力的合力提供向心力，故此时支持力不为零，Q物体处于失重状态，但

19、不是完全失重状态，故 C 错误。故选 D。5.孔府建筑是中国传统建筑的杰出代表，采用了瓦片屋顶，屋顶结构可简化为下图：质量为 m，半径为 R的弧形瓦片静止在两根相互平行且完全相同的倾斜细圆柱形椽子正中间，两根椽子间的距离为3R，与水平面的夹角均为30=。重力加速度为 g，则下列说法中正确的是（）第5页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 A.每根椽子对瓦片的支持力大小为34mg B.每根椽子对瓦片的支持力大小为36mg C.椽子与瓦片间的动摩擦因数可能为34 D.椽子与瓦片间的动摩擦因数可能为312【答案】C【解析】【详解】AB两根椽子对瓦片的支持力的合力为cosmg，瓦片有弧度，有 12c

20、os60cos2Nmg=每根椽子对瓦片的支持力大小为 32Nmg=故 AB 错误；两根椽子对瓦片的摩擦力的合力为sinmg，所以每根椽子对瓦片的摩擦力大小为 11sin24fmgmg=若上述摩擦力的大小是最大静摩擦力，即有椽子与瓦片间的动摩擦因数为 36fN=而上述摩擦力有可能比最大静摩擦力要小，所以椽子与瓦片间的动摩擦因数可能比36要大，故 C 正确，D 错误。故选 C。第6页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 6.甲、乙两个单摆的摆球完全相同，在同一平面内各自做简谐运动，摆线的最大摆角相同。某时刻开始计时，006t内它们的振动图像如图所示，下列说法正确的是（）A.甲、乙的摆长之比为1:

21、2 B.0t时刻甲、乙的相位差为2 C.甲摆球的最大动能大于乙摆球的最大动能 D.从计时开始，乙摆球第 2次经过最低点时两摆球速度方向相反【答案】D【解析】【详解】A由图可知，甲的周期为04t，乙的周期为08t，由单摆周期公式2LTg=可知，甲、乙的摆长之比为1:4，故 A 错误；B由图可知，甲的振动方程为()10sincm2xAtt=乙的振动方程为 20sin42xAtt=+0t时刻甲、乙的相位差为 4224=+=故 B 错误；C甲、乙两个单摆摆球完全相同，摆线的最大摆角相同，从最高点到最低点，由动能定理有()k1 cosmgLE=由于乙的摆长大，则甲摆球的最大动能小于乙摆球的最大动能，故

22、C 错误；D由于可知，06tt=时，乙摆球第 2 次经过最低点，此时，两摆球速度方向相反，故 D正确。的 第7页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 故选 D。7.如图所示，一半径为R的光滑大圆环固定在水平桌面上，环面位于竖直平面内。在大圆环上套一小环，小环从大圆环的最高点由静止开始下滑，已知重力加速度大小为g。当小环滑过某位置后，所受大圆环的作用力开始指向大圆环圆心，则该位置小环重力的瞬时功率为（）A.22mggR B.62mggR C.309mggR D.269mggR【答案】C【解析】【详解】设大圆环的作用力开始指向大圆环圆心时小环所受的重力与速度的夹角为，即 2sinvmgmR=此时

23、小环下落的高度为 h，根据动能定理得 212mghmv=根据几何关系得 sinRhR=从而解出大圆环的作用力开始指向大圆环圆心时小环的速度为 23gRv=，13hR=根据功率的表达式可知 cos309mgPmgvgR=故选 C。8.“雨打芭蕉”是文学中常见的抒情意象。当雨滴竖直下落的速度为 v 时，为估算雨打芭蕉产生的压强 p，建立以下模型：芭蕉叶呈水平状，落到芭蕉叶上的雨滴一半向四周溅散开，溅起时竖直向上的速度大小为3v，另一半则留在叶面上。已知水的密度为，不计重力和风力的影响，则压强 p 为（）第8页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 A.22v B.223v C.21110v D.2

24、76v【答案】D【解析】【详解】设芭蕉叶的面积为 S，t时间内落到芭蕉叶上面雨滴的质量 m=vtS；根据题意有一半的雨滴向四周散开，设竖直向上为正方向，根据动量定理可知 111232vFtmmv=（）另一半则留在叶面上，根据动量定理 2102F tmv=（）根据压强定义式 12FFFSSp+=联立解得 276pv=故选 D。9.如图，小明跳起投篮，篮球落入篮筐。已知篮球出手时的速度为 8m/s，与水平方向夹角为 53，篮球落入篮筐时，与水平方向夹角为 37。不考虑空气阻力，g=10m/s2。下列说法正确的是（）A.篮球在空中做变加速曲线运动 B.小明起跳投篮过程中，地面对他做正功 C.篮球从出

25、手到落入篮筐所用时间为 1s D.篮球从出手到落入篮筐所用时间为 1.2s【答案】C【解析】第9页/共17页 学科网（北京）股份有限公司【详解】A篮球在空中只受重力作用，加速度为重力加速度，则篮球在空中做匀变速曲线运动，故 A错误；B小明起跳投篮过程中，地面与脚底板作用点没有发生位移，地面对他做功为 0，故 B错误；CD篮球出手时的竖直分速度向上，大小为 sin53=8 0.8m/s=6.4m/syvv=水平分速度为 cos53=8 0.6m/s=4.8m/sxvv=由于水平方向做匀速直线运动，则落入篮筐时的竖直分速度向下，大小为 3tan37=4.8m/s=3.6m/s4yxvv=则篮球从出

26、手到落入篮筐所用时间为()3.6(6.4)s1s10yyvvtg =故 C 正确，D错误。故选 C。10.如图，真空中有一长方体区域abcda b c d ，现将电荷量为q+、q点电荷分别固定在棱 cd、a b 的中点 e、f处。已知棱 ad、aa的长均为 L，棱 ab的长为 2L，静电力常量为 k。下列说法正确的是（）A.a、c两点处电场强度大小相等，方向相同 B.棱 da 为等势线 C.d点处电场强度的方向平行于da连线，且由a指向 d D.d点电场强度的大小为222kqL【答案】A【解析】【详解】AC由等量异种电荷电场强度和等势面的分布可知，平面abc d 为等势面，其上各点电场强度方的

27、 第10页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 向均相同，均平行于 ef连线，且由 d指向a，另外根据对称性，a、b、c、d四点电场强度均相同，故 A正确，C错误；Bd 点相对于 a点离正点电荷更近，离负点电荷更远，所以 d点的电势大于 a 点的电势，可知棱 da不是等势线，故 B错误；Dq+和q单独作用时在d点时产生的电场强度大小相等，根据点电荷产生的电场中场强的计算公式可得场强均为()2222kqkqELL=根据几何关系可知，两者夹角为120，由平行四边形定则可知d点的电场强度大小为22kqL，故 D 错误。故选 A。二、非选择题二、非选择题 11.一般的话筒用的是一块方形的电池（层叠电

28、池），如图甲所示，标称电动势为 9V。某同学想要测量该电池实际的电动势和内阻，实验室提供了以下器材：A待测方形电池 B电压表（量程为 0-3V，内阻约为 4k）C电流表（量程为 0-0.6A，内阻为 1.0）D电流表（量程为 0-3A，内阻为 1.0）E电阻箱（阻值范围 0-99999.99）F滑动变阻器（阻值为 020，额定电流为 3A）G滑动变阻器（阻值为 020k，额定电流为 0.6A）H开关、导线若干 （1）该同学根据现有的实验器材，设计了如图乙所示的电路图。根据此电路图和图丙所示图像，为完成该实验，电流表应选_，滑动变阻器应选_。（用器材前字母表示）（2）由于电压表量程仅为 03V，

29、故需利用电阻箱辅助测量，为使二者共同量程为 09V，该同学按图乙连接好实验器材，检査电路无误后，将 R1滑片移到最左端，将电阻 R2调为 0，断开 S3，闭合 S1，将 S2接 a，第11页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 适当调节 R1，电压表示数为 2.40V；保持 R1位置不变，改变 R2阻值，当电压表示数为_V时，目的达到调节完成，然后断开 S1；（3）保持电阻箱 R2阻值不变，开关 S2接 b，闭合 S3、S1，从左到右调节 R1，测出多组 U、I，并作出 U图线如图丙所示，由图得该电池的电动势为_V，内阻为_（该小题两空均保留三位有效数字）。【答案】.D .F .0.80 .

30、8.94 .2.00【解析】【详解】（1）1由图丙可知，所测最大电流约为 2A，则电流表应选择 D；2由于要测量该电池实际的电动势和内阻，为方便实验操作，滑动变阻器应选择阻值较小 F；（2）3把量程为 3V 的电压表量程扩大为 9V，分压电阻分压为 6V，分压电阻分压是电压表两端电压的 2倍，由题意可知，电压表所在支路电压为 2.40V，分压电阻两端电压为电压表两端电压的 2 倍，实验时应保持1R位置不变，改变2R阻值，当电压表示数为 0.80V，此时电阻箱分压 1.60V，完成电压表扩大量程；（3）45分压电阻箱两端电压是电压表两端电压的 2倍，电压表示数为U，则1R两端电压为3U，根据闭合

31、电路欧姆定律可得 A)3(EUI rR=+整理可得 A133rRUEI+=可知UI图像的纵轴截距为 12.98V3bE=解得该电池电动势为 8.94VE=UI图像的斜率绝对值为 A2.98 1.001.0031.98krR+=解得内阻为 A3.002.00rR=12.如图所示是起重机将重物吊到高处的情境。质量为 m=200kg的重物被吊起过程中经过 A、B两点，A、B 间的水平距离 d=20m。重物在 A、B 间沿水平方向做1m/sxv=的匀速直线运动，沿竖直方向做初速度为零、加速度20.15m/sa=的匀加速直线运动。忽略吊绳的质量及空气阻力，取重力加速度210m/s=g，求：（结果可以带根

32、号）的 第12页/共17页 学科网（北京）股份有限公司（1）重物由 A 点运动到 B点的时间 t；（2）重物经过 B点时的速度大小 v；（3）重物由 A 点运动到 B点过程中吊绳对重物做的功。【答案】（1）20s；（2）10m/s；（3）60900J【解析】【详解】（1）重物在水平方向上做匀速运动，则 xdv t=所以从 A 点运动到 B 点的时间为 20st=（2）重物经过 B点的竖直分速度为 3m/syvat=故重物经过 B 点的合速度大小 2210m/sxyvvv=+=（3）根据动能定理可得 221122xWmgymvmv=在竖直方向上的位移为 212yat=联立解得 60900JW=1

33、3.如图为某景观水车模型，水从槽口水平流出，某时刻正好垂直落在与水平面成 30角的轮叶边缘上，轮叶在水流不断冲击下转动，稳定时轮叶边缘线速度与水流冲击的速度大小近似相等。已知槽口到水车轴 O所在的水平面距离为 2R，水车轮轴到轮叶边缘的距离为 R。（忽略空气阻力，取重力加速度为 g）。求：（1）水流的初速度0v的大小；第13页/共17页 学科网（北京）股份有限公司（2）稳定时轮叶转动的角速度；（3）轮叶边缘上质量为 m的钉子，随水车转动到与水平轴 O 等高的 P点时，水车对钉子作用力 F的大小。【答案】（1）gR；（2）2gR；（3）17mg【解析】详解】（1）竖直方向根据 22sin302y

34、vRRg=可得水流冲击轮叶边缘的竖直分速度 3yvgR=由几何关系 01tan30yvv=解得水流的初速度大小为 0vgR=（2）由几何关系 cos30yvv=可得水流冲击轮叶的速度大小为 2vgR=稳定时轮叶边缘线速度与水流冲击的速度大小近似相等，则稳定时轮叶转动的角速度【第14页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 vR=解得 2gR=（3）轮叶边缘上一个质量为 m 的钉子，随水车转动时需要的向心力大小为 2FmR=向 解得 4Fmg=向 水车对钉子的作用力大小为()22FFmg=+向 解得 17Fmg=14.如图，粗细相同的水平直杆与圆弧杆BC在B点平滑连接，固定在竖直平面内，直杆的A

35、B部分长6m=L，圆弧杆 BC的半径57 6mR=.。一个质量0.2kgm=、直径略大于杆截面直径的小环（可视为质点）穿在水平直杆上的 A 点。现让小环以04m/sv=的初速度由 A 向 B运动的同时，在竖直面内对小环施加一个垂直杆AB 的恒力 F作用，使 AB杆下面受到小环摩擦力，运动到 B 点时撤去 F，之后小环沿圆弧杆 BC上滑的最大高度为0.2mh=。已知、小环与直杆 AB 的动摩擦因数0.2=、与圆弧杆 BC 的摩擦不计，重力加速度 g取210m/s，试求：（1）小环在 B 点的速度 v的大小；（2）小环在杆 AB 上所受的恒力 F 的大小；（3）小环沿圆轨道 BC 上滑至最高点的时

36、间 t。【答案】（1）2m/s；（2）3N；（3）3.85s【解析】【详解】（1）小环沿圆弧杆 BC上滑过程根据动能定理有 2102mghmv=代入数据解得，小环在 B点的速度 v 的大小为 第15页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 2m/sv=（2）小环由 A 向 B运动时，根据运动学关系有 2202vvaL=代入数据解得加速度的大小 21m/sa=因为 AB 杆下面受到小环摩擦力时，根据牛顿第二定律有()fFmgma=解得，小环在杆 AB上所受的恒力 F 的大小为 3NF=（3）小环沿圆弧杆 BC 上滑过程可看成单摆运动过程，根据 24.9RTg=故小环沿圆轨道 BC上滑至最高点的时

37、间为 11.225 s3.85s4tT=15.如图所示，质量 mA=0.8kg、带电量34 10 Cq=的 A 球用长度 l=0.8m的不可伸长的绝缘轻线悬吊在 O 点，O点右侧整个区域内有竖直向下的匀强电场，场强35 10E=N/C。质量 mB=0.2kg，不带电的 B球静止在光滑水平轨道上，右侧紧贴着压缩并锁定的轻质弹簧，弹簧右端与固定挡板连接，弹性势能EP=3.6J。现将 A球拉至左边与圆心等高处由静止释放，将弹簧解除锁定，B球离开弹簧后，恰好与第一次运动到最低点的 A 球相碰，并结合为一整体 C，同时撤去水平轨道。A、B、C均可视为质点，线始终未被拉断，g=10m/s2。求：（1）两球

38、碰前瞬间，A、B两球的速度分别多大；（2）碰撞过程损失的机械能以及碰撞过程中 A球对 B球的冲量多大；（3）碰后 C第一次离开电场时的速度大小。第16页/共17页 学科网（北京）股份有限公司【答案】（1）6m/s，4m/s；（2）8J；1.6N s，水平向右；（3）4 2m/s【解析】【详解】（1）A、B碰前，对 A 由动能定理 2102AAAm glm v=得 vA=4m/s 对 B 球由能量守恒定律 212pBBEm v=得 vB=6m/s（2）A、B 碰撞过程由动量守恒定律()AABBABCm vm vmmv=+得 vC=2m/s 碰撞过程损失的机械能 2222)111(22AABBAB

39、CEm vm vmmv=+得 E=8J A球对 B球的冲量等于 B动量的变化量，取向右为正方向，由动量定理()1.6N sBCBBIm vm v=（3）碰后，C 整体受到电场力 F=qE=20N 因为 2CCCvFm gml 故 C 先做类平抛运动，则 Cxv t=212yat=第17页/共17页 学科网（北京）股份有限公司 CCqEm gm a=当线被拉直时有 222()lyxl+=联立解得 x=0.8m y=0.8m t=0.4s 则 C 刚好在与圆心等高处时线被拉直，此时 C向上的速度为 4m/syvat=设 C 第一次运动到最高点速度为 v1，由动能定理 22111()22CCCyqEm g lm vm v=得 14 2m/sv=